CN102059095B - 吸附多环芳烃污染物的石墨烯复合材料的制备方法 - Google Patents
吸附多环芳烃污染物的石墨烯复合材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102059095B CN102059095B CN 201010579924 CN201010579924A CN102059095B CN 102059095 B CN102059095 B CN 102059095B CN 201010579924 CN201010579924 CN 201010579924 CN 201010579924 A CN201010579924 A CN 201010579924A CN 102059095 B CN102059095 B CN 102059095B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphene
- polycyclic aromatic
- aromatic hydrocarbon
- composite material
- high molecular
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 93
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 88
- 125000005575 polycyclic aromatic hydrocarbon group Chemical group 0.000 title claims abstract description 48
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 title claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 44
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 4
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 15
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 9
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 6
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims description 6
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 4
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 claims description 4
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 3
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 claims description 3
- 229920000784 Nomex Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 2
- 239000004763 nomex Substances 0.000 claims description 2
- 229920000090 poly(aryl ether) Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 2
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 238000001723 curing Methods 0.000 abstract description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 2
- 238000002791 soaking Methods 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 18
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- BIJNHUAPTJVVNQ-UHFFFAOYSA-N 1-Hydroxypyrene Chemical compound C1=C2C(O)=CC=C(C=C3)C2=C2C3=CC=CC2=C1 BIJNHUAPTJVVNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 7
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011165 3D composite Substances 0.000 description 6
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 5
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001903 differential pulse voltammetry Methods 0.000 description 3
- 229910003480 inorganic solid Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 3
- 239000002109 single walled nanotube Substances 0.000 description 3
- GFLJTEHFZZNCTR-UHFFFAOYSA-N 3-prop-2-enoyloxypropyl prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OCCCOC(=O)C=C GFLJTEHFZZNCTR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 2
- 229910021397 glassy carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000371 poly(diallyldimethylammonium chloride) polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 201000009030 Carcinoma Diseases 0.000 description 1
- MWRWFPQBGSZWNV-UHFFFAOYSA-N Dinitrosopentamethylenetetramine Chemical compound C1N2CN(N=O)CN1CN(N=O)C2 MWRWFPQBGSZWNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NHTMVDHEPJAVLT-UHFFFAOYSA-N Isooctane Chemical compound CC(C)CC(C)(C)C NHTMVDHEPJAVLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010058467 Lung neoplasm malignant Diseases 0.000 description 1
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical class OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- RCEAADKTGXTDOA-UHFFFAOYSA-N OS(O)(=O)=O.CCCCCCCCCCCC[Na] Chemical compound OS(O)(=O)=O.CCCCCCCCCCCC[Na] RCEAADKTGXTDOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 1
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 1
- 239000003093 cationic surfactant Substances 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- OMZSGWSJDCOLKM-UHFFFAOYSA-N copper(II) sulfide Chemical compound [S-2].[Cu+2] OMZSGWSJDCOLKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- JVSWJIKNEAIKJW-UHFFFAOYSA-N dimethyl-hexane Natural products CCCCCC(C)C JVSWJIKNEAIKJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N hydrazine hydrate Chemical class O.NN IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 201000005202 lung cancer Diseases 0.000 description 1
- 208000020816 lung neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- GBMDVOWEEQVZKZ-UHFFFAOYSA-N methanol;hydrate Chemical compound O.OC GBMDVOWEEQVZKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002688 persistence Effects 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 239000008363 phosphate buffer Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 1
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000002470 solid-phase micro-extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
本发明专利公开了吸附多环芳烃污染物的石墨烯复合材料的制备方法，将石墨烯分散在支撑体材料的前驱体溶液中，然后使支撑体材料的前驱体发生固化反应，即可制成石墨烯复合材料，具体制作步骤及吸附过程如下：(1)准备石墨烯分散溶液；(2)准备支撑体材料的前驱体溶液；(3)将石墨烯分散溶液与支撑体材料的前驱体溶液相混合；(4)引发支撑体材料的前驱体使之发生固化反应，同时加入石墨烯，得到石墨烯复合材料；(5)将制备得到的石墨烯复合吸附材料浸泡于含有多环芳烃的溶液中，由于石墨烯与多环芳烃之间的π-π相互作用，多环芳烃被吸附在石墨烯表面上；利用石墨烯的大π体系和超大比表面积特性，提高对多环芳烃的富集吸附能力。
Description
技术领域：
本发明涉及一种吸附环境污染物多环芳烃的石墨烯复合材料的制备方法与应用。
背景技术：
多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons)是含有两个苯环以上的芳香化合物，其中有许多被证明具有致癌毒性，是一类典型的持久性有机污染物，普遍存在于食物、饮用水、装饰材料等人们日常接触的物质及人类生活的自然环境中，长时间暴露可诱发肺癌、皮肤癌等癌症，已被各国列为优先控制的污染物。制备对多环芳烃具有选择性的吸附剂，一方面应用于去除环境中的多环芳烃；另一方面应用于富集多环芳烃来提高测定灵敏度。
在多环芳烃的吸附材料方面，国家专利局公开了专利号：200910201394.6，“一种多环芳烃类污染物的吸附剂及其制备方法和应用”发明专利，该专利采用生物质多孔吸附材料和阳离子表面活性剂进行改性反应制备多环芳烃类吸附剂，该吸附剂虽亲油基团增多，亲油性大幅增加，能很好的吸附水中多环芳烃类污染物，但此类材料对多环芳烃缺乏特异性。国际上也有多孔碳材料(文献：Yuan，M.J.，Tong，S.T.，Zhao，S.Q.& Jia，C.Q.Adsorption of polycyclic aromatic hydrocarbons from water usingpetroleum coke-derived porous carbon.J Hazard Mater 181，1115-1120，(2010).)、介孔分子筛(文献：Araujo，R.S.，Azevedo，D.C.S.，Cavalcante，C.L.，Jimenez-Lopez，A.& Rodriguez-Castellon，E.Adsorption ofpolycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs)from isooctane solutions by mesoporous molecular sieves：Influence of thesurface acidity.Micropor Mesopor Mat 108，213-222，(2008).)等应用于多环芳烃的吸附。但此类材料对多环芳烃缺乏特异性，在实际应用中回收率并不高。此外，碳纳米管也被应用于多环芳烃的吸附，(文献1：Gotovac，S.et al.Effect，of nanoscale curvature of single-walledcarbon nanotubes on adsorption of polycyclic aromatic hydrocarbons.Nano Lett 7，583-587，(2007).文献2：Debnath，S.，Cheng，Q.，Hedderman，T.G.& Byrne，H.J.A study of the interaction between single-walled carbonnanotubes and polycyclic aromatic hydrocarbons：Toward structure-property relationships.J Phys Chem C 112，10418-10422，(2008).文献3：Debnath，S.，Cheng，Q.H.，Hedderman，T.G.& Byrne，H.J.Comparative Studyof the Interaction of Different Polycyclic Aromatic Hydrocarbons on Different Types of Single-Walled CarbonNanotubes.J Phys Chem C 114，8167-8175，(2010).)。但碳纳米管成本较高，且吸附效率并不理想。
发明内容：
本发明针对现有技术的不足，提供了一种提高对多环芳烃的选择性(即特异性吸附)和吸附容量的石墨烯复合材料的制备方法。
为实现以上目的，本发明专利采用的技术方案为：
吸附多环芳烃污染物的石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：将石墨烯分散在支撑体材料的前驱体溶液中，然后使支撑体材料的前驱体发生固化反应，即可制成石墨烯复合材料，具体制作步骤及吸附过程如下：
(1)准备质量含量在0.01％-20％之间的石墨烯分散溶液；
(2)准备支撑体材料的前驱体溶液；
(3)将石墨烯分散溶液与支撑体材料的前驱体溶液相混合，其中石墨烯的质量含量在0.01％-15％；
(4)引发支撑体材料的前驱体使之发生固化反应，在固化反应过程中，石墨烯被掺杂在所生成的支撑体材料中，即得到石墨烯复合材料；石墨烯在所生成的固体复合材料中的质量含量在0.05％-25％之间；
(5)将制备得到的石墨烯复合吸附材料浸泡于含有多环芳烃的溶液中，保持0.2-10小时，或者将多环芳烃污染的液体通过填充石墨烯复合材料的吸附柱，石墨烯与多环芳烃接触即可发生石墨烯与多环芳烃之间的π-π相互作用；由于石墨烯与多环芳烃之间的π-π相互作用，多环芳烃被吸附在石墨烯表面上；多环芳烃的吸附容量与石墨烯在复合材料的表面含量成正相关关系。
所述的石墨烯包含石墨烯与氧化石墨烯。
所述的支撑体材料是为石墨烯提供结构承载体的材料，该支撑体材料是为了防止石墨烯的自聚集，该支撑体材料可以是高分子聚合物，也可以是无机物固体。
所述的高分子聚合物可以选聚乙烯、聚苯胺、聚氯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯、聚甲醛、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚芳醚、聚芳酰胺、聚氯乙烯树脂、聚丙烯腈等，优选聚苯胺、聚苯乙烯。
所述的无机物固体可以选碳酸钙、二氧化硅、硅酸钙、磷酸钙、氧化铝、氧化锌、硫化铜，优选碳酸钙、二氧化硅。
所述的前驱体指的是高分子聚合物的单体，或形成无机物固体的离子源与沉淀剂。
所述的将石墨烯分散溶液与支撑体材料的前驱体溶液相混合，也可以是将石墨烯直接分散在支撑体材料的前驱体溶液中。
所述的引发支撑体材料的前驱体使之发生固化反应，指的是单体的聚合反应，或无机化合物的沉淀反应。
石墨烯是一种新型的二维碳纳米材料，由一单层碳原子构成的六方蜂窝状晶格，它在二维空间上可以无限延伸。石墨烯具有超大的比表面积(可达到2630m2/g)，因而具有较大吸附容量。石墨烯含有大量的π体系，可以与其它π体系发生π-π相互作用。本发明利用石墨烯的以上特点，与多环芳烃的π体系通过π-π堆积作用结合，从而达到多环芳烃的高效、选择性吸附效果。此外，石墨烯类物质的制备成本较低，这为其实际应用提供了良好的基础。
为了避免石墨烯本身π-π堆积引起的团聚而降低吸附效率，本发明采用支撑体材料与石墨烯进行复合，保持石墨烯的吸附特性和稳定性。本发明的所述的吸附材料将作为多环芳烃的吸附剂应用于污水处理、微量样品富集、色谱柱填料、固相萃取与固相微萃取等材料。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
(1)充分利用以单片层稳定存在的石墨烯的超大比表面积提高对多环芳烃的富集吸附能力；
(2)石墨烯片层上含有大量的π体系，与传统多环芳烃吸附材料相比，更具选择性；
(3)石墨烯制备成本低，原料易得；
(4)可根据不同需要更换与石墨烯的支撑体材料，应用范围广。
附图说明：
附图1为：实施例5中氧化石墨烯-八(γ-氨丙基)倍半硅氧烷三维复合材料修饰玻碳电极及裸玻碳电极吸附1-羟基芘0、10、20、30、40、50min后的差分脉冲伏安曲线图。插图为吸附时间与差分脉冲伏安峰电流值之间的关系曲线。
具体实施方式：
实施例1-4说明吸附材料的制备方法：
实施例1
称取一定量的氧化石墨置于超纯水中，超声30min得到0.05wt％的氧化石墨烯悬浮液。吸取其中5mL加入5mL的超纯水，然后分别加入3.5μL水合肼(50wt％)和35μL氨水(28wt％)。充分混匀后，在液面上加上一层硅油以防止加热时水分蒸发而引起聚集，95℃水浴1h，即得到质量含量为0.025％的石墨烯分散溶液。在剧烈搅拌下，加入0.1moL/L十二烷基硫酸钠10mL，0.2mol/L氯化钙溶液10mL，持续搅拌使溶液均匀。快速加入0.2mol/L碳酸钠溶液30mL，生成沉淀。离心收集沉淀，用去离子水与无水乙醇分别洗三次，干燥后得到碳酸钙支撑的石墨烯复合材料。
实施例2
将0.05g石墨烯加入5mL 5％的十二烷基苯磺酸钠溶液，超声10分钟，即得到质量含量为1％的石墨烯分散液，备用。正硅酸乙酯、无水乙醇与去离子水的混合溶液搅拌1h，缓慢滴入准备好的石墨烯分散溶液，继续搅拌2～3h，使石墨烯与溶胶溶液充分混合，溶液无沉淀，然后将均匀的复合溶胶装在100mL的培养皿内，用胶带密封，老化干燥，获得复合干凝胶。在复合凝胶干燥过程中，基体SiO2形成多孔结构，石墨烯均匀分散其中。随后在200～1000℃进行烧结处理，去掉高分子物残留，冷却后得到介孔二氧化硅支撑的石墨烯复合材料。
实施例3
将一定量的苯乙烯置入分液漏斗中，依次用0.1mol/L的NaOH溶液和去离子水洗涤四次，除去其中的阻聚剂。在五口烧瓶中加入250mL水和洗涤好的苯乙烯，通入氮气，搅拌回流，加热至70℃。加入0.2-1g石墨烯，搅拌分散30min。将引发剂K2S2O8溶于50mL的蒸馏水中，加热至70℃，滴加到五口瓶中，30min滴完，反应15h，得到棕黑色的石墨烯分散的聚苯乙烯乳液。该乳液可涂覆于玻璃等载体上，烘干，即得到聚苯乙烯支撑的多环芳烃的复合材料。
实施例4
准备1.0mg/mL带负电荷的氧化石墨烯溶液。玻碳电极依次用1、0.5、0.05um的氧化铝抛光粉在抛光布上抛光，每次抛光后均在丙酮和去离子水中超声清洗5min，室温干燥后，将电极在含有0.5mol/L NaCl的1wt％聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDDA)溶液中浸泡20min，用去离子水小心清洗，干燥10-15min，然后在1.0mg/mL带负电荷的氧化石墨烯溶液中浸泡30min，再用去离子水小心清洗，干燥10～15min；然后在1.0mg/mL的带正电荷的八(γ-氨丙基)倍半硅氧烷溶液浸泡30min，再用去离子水小心清洗，干燥10～15min；重复以上步骤20次，即得到修饰在玻碳电极上的氧化石墨烯与八(γ-氨丙基)倍半硅氧烷的三维复合骨架材料。
本实施例5为以一种多环芳烃的吸附为代表，旨在说明所制备的复合材料对多环芳烃的吸附应用。
实施例5
将按实施例4步骤所得到的氧化石墨烯与八(γ-氨丙基)倍半硅氧烷三维复合吸附材料修饰的玻碳电极置于含有1-羟基芘的甲醇水(V甲醇∶V水＝1∶1)溶液中，通过π-π堆积作用对1-羟基芘进行吸附。然后，在50mmol/L pH＝2.0的含0.2mol/L NaOH的磷酸盐缓冲液中，用CHI660c电化学工作站以三电极***(氧化石墨烯与八(γ-氨丙基)倍半硅氧烷的三维复合吸附材料修饰的玻碳电极为工作电极，铂丝电极为对电极，Ag/AgCl电极为参比电极)，在-0.3～0.8V范围内进行差分脉冲伏安法(DPV)测定1-羟基芘。与裸玻碳电极相比，在吸附1-羟基芘40min后，氧化石墨烯与八(γ-氨丙基)倍半硅氧烷三维复合吸附材料修饰的玻碳电极的1-羟基芘峰电流响应(-47.78μA)是裸玻碳电极峰(-0.38μA)的125倍(见图1)；修饰玻碳电极的表面覆盖量(1.59×10-9mol.cm-2)是裸玻碳电极表面覆盖量(3.15×10-11mol.cm-2)的50倍；连续扫CV10圈后，氧化石墨烯与八(γ-氨丙基)倍半硅氧烷的三维复合材料吸附的1-羟基芘氧化还原峰电流值仍保留原来的99％以上，而裸玻碳电极的氧化还原峰电流值却只保留了原来的81.2％和69.6％。这些结果表明：氧化石墨烯与八(γ-氨丙基)倍半硅氧烷三维复合材料修饰的玻碳电极对1-羟基芘具有很强的吸附能力。
Claims (4)
1.吸附多环芳烃污染物的石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：将石墨烯分散在支撑体材料的前驱体溶液中，然后使支撑体材料的前驱体发生固化反应，制成石墨烯复合材料，所述支撑体材料为高分子聚合物，具体制作步骤及吸附过程如下：
(1)准备质量含量在0.01％-20％之间的石墨烯分散溶液；
(2)准备高分子聚合物的前驱体溶液；
(3)将石墨烯分散溶液与高分子聚合物的前驱体溶液相混合，其中石墨烯的质量含量在0.01％-15％；
(4)引发高分子聚合物的前驱体使之发生固化反应，在固化反应过程中，石墨烯被掺杂在所生成的高分子聚合物中，即得到石墨烯复合材料；石墨烯在所生成的固体复合材料中的质量含量在0.05％-25％之间；
(5)将制备得到的石墨烯复合吸附材料浸泡于含有多环芳烃的溶液中，保持0.2-10小时，或者将多环芳烃污染的液体通过填充石墨烯复合材料的吸附柱，石墨烯与多环芳烃接触即可发生石墨烯与多环芳烃之间的π-π相互作用；由于石墨烯与多环芳烃之间的π-π相互作用，多环芳烃被吸附在石墨烯表面上；多环芳烃的吸附容量与石墨烯在复合材料的表面含量成正相关关系。
2.根据权利要求1所述的吸附多环芳烃污染物的石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：所述的高分子聚合物选自聚乙烯、聚苯胺、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚芳醚、聚芳酰胺或聚丙烯腈中的一种。
3.根据权利要求1所述的吸附多环芳烃污染物的石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：所述的高分子聚合物选自聚苯胺或聚苯乙烯。
4.根据权利要求1所述的吸附多环芳烃污染物的石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：所述的前驱体指的是高分子聚合物的单体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201010579924 CN102059095B (zh) | 2010-12-09 | 2010-12-09 | 吸附多环芳烃污染物的石墨烯复合材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201010579924 CN102059095B (zh) | 2010-12-09 | 2010-12-09 | 吸附多环芳烃污染物的石墨烯复合材料的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102059095A CN102059095A (zh) | 2011-05-18 |
| CN102059095B true CN102059095B (zh) | 2013-01-23 |
Family
ID=43994708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201010579924 Expired - Fee Related CN102059095B (zh) | 2010-12-09 | 2010-12-09 | 吸附多环芳烃污染物的石墨烯复合材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102059095B (zh) |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102305821A (zh) * | 2011-05-30 | 2012-01-04 | 江南大学 | 一种富集检测1-羟基芘于一体的电化学传感器电极及制备方法 |
| CN103928202B (zh) * | 2011-09-26 | 2016-03-02 | 南通大学 | 一种三维电极反应器的绝缘粒子及应用方法 |
| CN102500133A (zh) * | 2011-10-15 | 2012-06-20 | 东南大学 | 一种石墨烯海绵的应用方法 |
| CN102786615B (zh) * | 2012-09-03 | 2014-05-07 | 四川省金路树脂有限公司 | 原位悬浮聚合制备石墨烯-聚氯乙烯纳米复合树脂的方法 |
| CN102786614B (zh) * | 2012-09-03 | 2014-05-07 | 四川省金路树脂有限公司 | 乳液原位聚合制备石墨烯-聚氯乙烯纳米复合材料的方法 |
| CN103127910B (zh) * | 2013-03-07 | 2015-10-28 | 吴敏 | 一种磁性石墨烯、制备方法及其用途 |
| CN103230782A (zh) * | 2013-04-09 | 2013-08-07 | 甘肃农业大学 | 掺杂石墨烯的聚苯胺吸附材料的制备和应用 |
| CN104181258B (zh) * | 2013-05-24 | 2016-01-20 | 北京蛋白质组研究中心 | 基于石墨烯的糖蛋白n-糖链一步法富集-衍生化处理及maldi-tof-ms分析方法 |
| CN103752271B (zh) * | 2014-01-30 | 2016-05-11 | 中国石油大学(北京) | 一种石油溶剂油精制吸附剂及其制备方法 |
| CN104275164B (zh) * | 2014-09-29 | 2016-07-06 | 镇江华域环保设备制造有限公司 | 一种废水处理用氧化石墨烯多孔复合材料及其制备方法 |
| CN105537255A (zh) * | 2016-01-31 | 2016-05-04 | 苏州高通新材料科技有限公司 | 磺化石墨烯在修复多环芳烃污染土壤中的应用 |
| CN106799215B (zh) * | 2017-02-06 | 2019-10-15 | 中南大学 | 一种多孔球形交联树脂-氧化石墨烯复合吸附材料及其制备与应用 |
| CN106866961B (zh) * | 2017-03-25 | 2018-07-27 | 山东宜建新材料技术有限公司 | 一种聚苯胺复合硬质导电石墨烯材料的制备方法 |
| GB201705647D0 (en) * | 2017-04-07 | 2017-05-24 | Arvia Tech Ltd | Adsorbents for treating contaminated liquids |
| CN107159168A (zh) * | 2017-07-14 | 2017-09-15 | 天津工业大学 | 一种石墨烯功能化无纺布吸附苯乙烯的方法 |
| CN108101312A (zh) * | 2017-12-30 | 2018-06-01 | 华电煤业集团有限公司 | 一种含芳烃废水处理的*** |
| CN108187633A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-06-22 | 天津科创复兴科技咨询有限公司 | 一种甲醛吸附剂及其制备方法和应用 |
| US10882024B2 (en) * | 2018-11-26 | 2021-01-05 | Saudi Arabian Oil Company | Adsorbent polymeric structures for separating polar liquids from non-polar hydrocarbons |
| CN110694596B (zh) * | 2019-03-11 | 2022-06-07 | 陕西有为新材环境工程有限公司 | 具有高效除尘功能的材料 |
| CN111495330B (zh) * | 2020-04-27 | 2023-03-28 | 中南林业科技大学 | 一种高比表面多维生物碳吸附基质及其制备方法 |
| CN114230851B (zh) * | 2020-05-29 | 2023-02-17 | 浙江省海洋生态环境监测中心 | 一种检测海域沉积物中多环芳烃的方法 |
| CN112844344A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-05-28 | 陕西合元沐梵环保科技有限公司 | 一种甲醛吸收材料的制备方法 |
| CN112624092B (zh) * | 2021-01-13 | 2022-05-13 | 北京大学 | 一种酰胺化石墨烯气凝胶及其制备方法和应用 |
| CN112871145B (zh) * | 2021-01-13 | 2022-05-13 | 北京大学 | 一种石墨烯材料及其制备方法和应用 |
| CN114307984B (zh) * | 2021-12-17 | 2023-11-03 | 南通市疾病预防控制中心 | 一种碳基吸附材料的制备方法及其应用 |
| CN116351404A (zh) * | 2021-12-20 | 2023-06-30 | 中国石油化工股份有限公司 | 固相微萃取膜及其制备方法和应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101781459A (zh) * | 2010-02-04 | 2010-07-21 | 南京理工大学 | 一种石墨烯/聚苯胺导电复合材料及其制备方法 |
| CN101781458A (zh) * | 2010-02-04 | 2010-07-21 | 南京理工大学 | 一种石墨烯-有机酸掺杂聚苯胺复合材料及其制备方法 |
| CN101857222A (zh) * | 2010-05-28 | 2010-10-13 | 常州大学 | 一种大面积、连续的石墨烯/氧化锌复合结构的制备方法 |
-
2010
- 2010-12-09 CN CN 201010579924 patent/CN102059095B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101781459A (zh) * | 2010-02-04 | 2010-07-21 | 南京理工大学 | 一种石墨烯/聚苯胺导电复合材料及其制备方法 |
| CN101781458A (zh) * | 2010-02-04 | 2010-07-21 | 南京理工大学 | 一种石墨烯-有机酸掺杂聚苯胺复合材料及其制备方法 |
| CN101857222A (zh) * | 2010-05-28 | 2010-10-13 | 常州大学 | 一种大面积、连续的石墨烯/氧化锌复合结构的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102059095A (zh) | 2011-05-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102059095B (zh) | 吸附多环芳烃污染物的石墨烯复合材料的制备方法 | |
| Wu et al. | Photothermal and Joule heating-assisted thermal management sponge for efficient cleanup of highly viscous crude oil | |
| Idris et al. | Adsorption equilibrium of malachite green dye onto rubber seed coat based activated carbon | |
| CN106589444B (zh) | 一种利用废纸制备磁性纤维素气凝胶的方法 | |
| CN102728328B (zh) | 用于吸收汽车尾气的可再生型沥青混合料改性剂及制备方法 | |
| CN110496609A (zh) | 一种氧化石墨烯/羟基磷灰石纳米线多功能吸附气凝胶及其制备方法 | |
| CN105195105A (zh) | 一种磁性纳米吸附剂及其制备方法 | |
| CN104475059A (zh) | 一种海绵-硅气凝胶复合材料的制备方法 | |
| CN105854801A (zh) | 一种氮掺杂的多孔碳材料及其制备方法和用途 | |
| CN109608655A (zh) | 一种双功能基团MOFs材料及其制备方法与应用 | |
| CN102247811A (zh) | 天然火山渣-海藻酸钠复合微球水体净化材料制备方法及其应用 | |
| CN110652962A (zh) | 一种三维多孔石墨烯/凹凸棒复合气凝胶及其制备方法 | |
| Fan et al. | Ordered mesoporous carbonaceous materials with tunable surface property for enrichment of hexachlorobenzene | |
| Shen et al. | Preparation and ion exchange properties of egg-shell glass beads with different surface morphologies | |
| CN104001480A (zh) | 一种球形水处理剂的制备方法 | |
| Wang et al. | Functional PAN-based monoliths with hierarchical structure for heavy metal removal | |
| Shang et al. | Scalable fabrication of efficient and recycling wood residue-derived sponge for crude oil adsorption | |
| CN110075792A (zh) | 一种基于生活垃圾炭吸附材料的制备方法和应用 | |
| Yan et al. | Metal organic framework derived Zn/N co-doped hydrophilic porous carbon for efficient solid phase microextraction of polar phenols | |
| Zhang et al. | Porous hybrid triazine-functionalized polymers with high capture ability for I2 and dyes | |
| Pu et al. | Efficient adsorption of low-concentration uranium from aqueous solutions by biomass composite aerogel | |
| CN102658089B (zh) | 具有净化功能的有机硅吸附材料的制备方法 | |
| Shi et al. | Amidoxime-functionalized cellulose nanofibers/MXene aerogel for electric field enhanced uranium extraction from seawater | |
| CN107029674A (zh) | 一种稀土改性麦饭石和花生壳复合吸附材料及其制备方法 | |
| CN109809537B (zh) | 一种电容吸附脱盐用碳气凝胶电极片及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201010 Address after: 223400 Jiangsu Lianshui Huaian Xingang Xintiandi commercial A2-2 District 569 Patentee after: Huai'an aozheng Network Technology Co.,Ltd. Address before: 1800 No. 214121 Jiangsu city of Wuxi Province Li Lake Avenue Patentee before: Jiangnan University |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201231 Address after: 223005 room 13, building 8, No.1 Mingguang Road, Huaian Economic and Technological Development Zone, Jiangsu Province Patentee after: Jiangsu Junli Construction Co.,Ltd. Address before: 223400 Jiangsu Lianshui Huaian Xingang Xintiandi commercial A2-2 District 569 Patentee before: Huai'an aozheng Network Technology Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210308 Address after: 223400 Jiangsu Lianshui Huaian Xingang Xintiandi commercial A2-2 District 569 Patentee after: Huai'an aozheng Network Technology Co.,Ltd. Address before: 223005 room 13, building 8, No.1 Mingguang Road, Huaian Economic and Technological Development Zone, Jiangsu Province Patentee before: Jiangsu Junli Construction Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130123 Termination date: 20211209 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |